Введение к работе
Актуальность работы. В условиях дефицита сырья эффективное использование вторичных ресурсов является одним из условий экологически безопасного развития экономики для любого государства.
Концепция развития рыбного хозяйства Российской Федерации на период до 2020 г. считает, что одной из первоочередных мер повышения функционирования рыбной отрасли является рациональное использование вторичных биологических ресурсов. Рациональное и максимальное использование малоценных и вторичных ресурсов рыбной промышленности тесно связано с обеспечением рыбными белками физиологических норм питания человека, природоохранными мероприятиями, необходимостью улучшения экологического состояния производств, их эффективностью, сохранением и наращиванием объёма производства отрасли, расширением ассортимента продуктов (Киселев, 2009).
Анализ состояния развития мировой рыбообработки, в т. ч. Вьетнама и России показал, что в последнее время наметилась тенденция к повышению выпуска рыбной продукции специальной разделки и филе. Филетирование и переработка рыбного сырья неизбежно связаны с образованием отходов. Большую долю отходов переработки рыб составляет коллагенсодержащее сырьё, в т. ч. кожа. Перспективным направлением обработки данного сырья является получение структурообразователя, имеющего широкий спектр использования в пищевой промышленности и других отраслях народного хозяйства.
Многие российские и зарубежные учёные указывали на актуальность переработки коллагенсодержащего сырья и внесли большой вклад в получение структурообразователей (Вирник, 1963; Баблоян, 1972; Джафаров, 1990; Богданов, 1993; Gudmundson,1997; Norland, 1997; Keiji, 2000; Gomer-Guilen, 2002; Haug, 2004; Антипова, 2004; Якубова, 2006 и др.). В работах этих учёных показано, что применение кислотного способа обработки в полном объёме распространяется на рыбные объекты промысла, в том числе на
коллагенсодержащее сырьё. Наряду с кислотной обработкой актуально изыскание и применение экологически чистых технологий получения структурообразователя. Одним из перспективных направлений решения данной проблемы является применение электрохимически активированных (ЭХА) растворов. Широкий спектр рН ЭХА растворов позволяет применить их фракции для создания оптимальных условий протекания физико-химических и биохимических реакций, это очень важно для биотехнологии пищевых продуктов, в том числе для обработки водных биологических ресурсов.
Одним из важных этапов технологии структурообразователя является обезвоживание экстракта. При этом самым распространённым способом является конвективная сушка, отличающаяся значительной продолжительностью. Разработка оптимальных режимов сушки с целью сокращения продолжительности технологического процесса и повышения качества готового структурообразователя требует дальнейших исследований.
Целью работы является разработка технологии получения структурообразователя из кожи рыб с использованием для экстракции анолита ЭХА раствора и способа сушки экстракта во вспененном состоянии.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Выбрать коллагенсодержащее сырьё для получения структурообразователя; разработать рациональный способ заготовки и хранения коллагенсодержащего сырья (кожи рыб).
-
Обосновать технологические операции предварительной подготовки сырья для получения структурообразователя.
3. Установить возможность применения анолита ЭХА раствора для
экстракции коллагенсодержащего сырья, обосновать рациональные параметры
экстракции коллагена из исходного сырья.
4. Изыскать способ и определить рациональные параметры очистки
экстракта от сопутствующих примесей.
5. Изучить пенообразующую способность, стойкость пенослоя экстракта
и обосновать рациональные режимы его сушки.
-
Исследовать показатели качества и безопасности полученных структурообразователей; установить режим и срок хранения структурообразователей.
-
Разработать рекомендации по применению структурообразователя для производства рыбных колбасных изделий и осветления соков и вин.
-
Рассчитать экономическую эффективность разработанной технологии.
9. Разработать техническую документацию на коллагенсодержащее сырьё
(мороженая кожа рыб - полуфабрикат) и структурообразователь.
Научная новизна работы.
Впервые предложено и научно обосновано использование кожи щуки Волго-Каспийского бассейна и вьетнамского пангасиуса в качестве коллагенсодержащего сырья для производства структурообразователя.
Выявлено влияние анолита ЭХА раствора на снижение общей микробиальной обсемененности при ополаскивании кожи рыб перед экстракцией.
Установлена возможность использования анолита ЭХА раствора в процессе экстракции коллагена из кожи рыб и обоснованны рациональные параметры двухкратной экстракции.
Впервые изучены пенообразующая способность, стойкость пенослоя при взбивании экстракта; обоснован рациональный режим сушки экстракта во вспененном состоянии конвективным способом.
Определены уникальные свойства структурообразователя из кожи рыб: пониженная температура плавления и растворение в холодной воде без предварительного набухания по сравнению с желатином животного происхождения.
Практическая значимость работы. Разработан и утвержден пакет технической документации: ТУ 9289-001-00471704-2011 «Мороженая кожа рыб -полуфабрикат» и ТИ к ним, ТУ 9219-003-00471704-2011 «Структурообразователь из кожи рыб» и ТИ к ним.
Новизна технологических решений подтверждена патентом РФ № 2445354 на «Способ производства плодового вина» (процесс осветления вина
проводился с помощью структурообразователя, полученного из кожи рыб). На заявку № 2010144743/13 (064471) «Способ производства желатина» получено решение о выдаче патента РФ на изобретение от 17.01.2012.
Способ заготовки, хранения кожи рыб - полуфабриката был апробирован в производственных условиях ООО «Астраханский рыбный промысел», технология получения структурообразователя из кожи рыб была апробирована на предприятии ООО «Биопрофилактика».
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Разработанный способ заготовки, хранения кожи рыб с целью использования её для получения структурообразователя.
-
Обоснованные технологические режимы основных процессов получения структурообразователя из кожи рыб: экстракции, очистки, сушки.
-
Рекомендации по использованию структурообразователей в составе рецептурной композиции рыбных колбасных изделий, для осветления соков и вин на основании установленных показателей качества и безопасности полученных структурообразователей.
Апробация работы. Основные результаты работы докалывались и обсуждались на Международной студенческой конференции (Астрахань, АГТУ, 2009), Международной научно-практической конференции «Олимпиада 2014: технологические и экологические аспекты производства продуктов здорового питания» (Краснодар, КубГТУ, 2009), Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных «Инновация и актуальные проблемы техники и технологий» (Саратов, СГТУ, 2010), Международной научно-практической конференции «Инновационному развитию АПК -научное обеспечение» (Пермь, Пермская ГСА, 2010), Международной научно-практической конференции «Молодёжь и наука XXI века» (Ульяновск, Ульяновская ГСА, 2010), Всероссийской научно-практической конференции «Повышение качества и безопасности пищевых продуктов» (Махачкала, ДГТУ, 2010), IX Международном конгрессе «Мир биотехнологии: состояние и перспективы развития» (Москва, 2011), 54-ой и 55-ой Всероссийской
отраслевой научной конференции профессорско-преподавательского состава АГТУ (Астрахань, 2010, 2011), IV Всероссийской научно-практической конференции «Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов российских вузов» (Томск, ТГУ, 2011), Международной научно-практической конференции «Современные достижения биотехнологии» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2011), Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (Кемерово, КемТИПП, 2011), II научно-практической конференции молодых учёных «Современные проблемы и перспективы рыбохозяйственного комплекса» (Москва, ВНИРО, 2011) (получен сертификат за третье место на конкурсе научных работ в рамках конференции).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 20 печатных работах, в том числе 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент РФ.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, включающего 229 источников, в том числе 39 зарубежных авторов. Работа изложена на 143 страницах, содержит 28 таблиц, 35 рисунков, 14 приложений. В приложении приведены техническая документация, акты производственных испытаний, патент и решение о выдаче патента РФ на изобретение, диплом и грамота об участии автора на конференциях.
